JPH0640759B2 - Restraint monitoring device when starting AC motor - Google Patents

Restraint monitoring device when starting AC motor

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JPH0640759B2
JPH0640759B2 JP60258691A JP25869185A JPH0640759B2 JP H0640759 B2 JPH0640759 B2 JP H0640759B2 JP 60258691 A JP60258691 A JP 60258691A JP 25869185 A JP25869185 A JP 25869185A JP H0640759 B2 JPH0640759 B2 JP H0640759B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は非同期始動される交流電動機に於て、特に交流
電動機始動時の拘束監視装置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an AC motor that is asynchronously started, and more particularly to a restraint monitoring device when the AC motor is started.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

交流電動機の非同期始動時の熱的耐量は、交流電動機が
拘束されている否かで大いに異なる。これは、交流電動
機が拘束されていると、回転子の回転による冷却効果が
得られないためである。ところで、回転子の回転を検出
する手段としては、従来、機械的な回転検出器が考えら
れているが、この種の回転検出器を設けると、かなりの
価格上昇となる。
The thermal withstand capability of an AC motor at asynchronous start varies greatly depending on whether the AC motor is constrained. This is because if the AC motor is restrained, the cooling effect due to the rotation of the rotor cannot be obtained. By the way, as a means for detecting the rotation of the rotor, a mechanical rotation detector has been conventionally considered, but if a rotation detector of this kind is provided, the price will increase considerably.

一方、このような回転検出器を設けない場合、交流電動
機始動時の拘束保護は、許容拘束時間以上、始動電流が
流れいるか否かにより判別しているが、始動時間が許容
拘束時間より長い場合等には保護できない。又、逆に、
交流電動機の設計に当っては、交流電動機が始動時間以
上拘束されても問題がないように熱的耐量を考慮して設
計しなければならないため、交流電動機が必要以上に大
形なものになるという問題もある。
On the other hand, when such a rotation detector is not provided, the constraint protection at the time of starting the AC motor is determined by whether the starting current flows for the allowable constraint time or longer. Etc. cannot be protected. On the contrary,
When designing an AC motor, the AC motor must be designed in consideration of thermal resistance so that there is no problem even if the AC motor is restrained for more than the starting time, so the AC motor becomes larger than necessary. There is also a problem.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

本発明は、上記のような問題を解決するために成された
もので、その目的は交流電動機の非同期始動時に、交流
電動機が拘束されているか否かの判別を、機械的な検出
手段を設けることなく、電流のみの監視により実現し、
交流電動機の理想的な拘束保護を確実に行なう事が可能
な安価な交流電動機始動時の拘束監視装置を提供するこ
とにある。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a mechanical detection means for determining whether or not the AC motor is restrained when the AC motor is asynchronously started. Realized by monitoring only the current without
It is an object of the present invention to provide an inexpensive restraint monitoring device at the time of starting the AC motor, which can surely perform ideal restraint protection of the AC motor.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

本発明は、非同期始動される交流電動機に於て、交流電
動機の始動電流を検出する電流検出器と、この電流検出
器により検出した始動電流の位相を検出する位相検出部
と、この始動電流を積分する積分器と、この積分器出力
をA/D変換するA/D変換器とを有し、更に位相検出
部出力及びA/D変換器出力とから一定周期ごとの積分
値を読み込み比較することにより、交流電動機の拘束の
有無を判別する拘束判別器を有すること特徴とする交流
電動機始動時の拘束監視装置である。
The present invention, in an AC motor that is asynchronously started, a current detector that detects the starting current of the AC motor, a phase detector that detects the phase of the starting current detected by this current detector, and this starting current. It has an integrator for integrating and an A / D converter for A / D converting the output of this integrator, and further reads and compares an integral value for every fixed period from the output of the phase detector and the output of the A / D converter. Accordingly, the constraint monitoring device at the time of starting the AC motor is characterized by having a constraint determiner for determining whether or not the AC motor is constrained.

〔発明の実施例〕Example of Invention

まず、本発明の考え方について述べる。 First, the concept of the present invention will be described.

一般に、交流電動機を非同期始動する場合、固定子側に
は始動電流として電源周波数に対応した交流分に加え
て、短時間の間、直流分の電流が重畳される。交流電動
機の回転子が回転を開始すると、直流分電流が流れてい
る間、回転子は固定子の直流電流による直流磁界と鎖交
するため、回転子自身の回転数に対応した周波数の電圧
が回転子側に発生して電流が流れる。すると逆に固定子
側には、この周波数と同一数の電圧が誘起されるため、
固定子電流は、始動電流に、本低周波交流分が重畳され
たものとなり、始動直後の電流は単純に減衰せずにうね
りを生じる。低周波交流分は、回転子が回転を開始しな
いと流れないため、回転子が拘束されている時には、始
動直後の電流は単純に減衰する。この始動直後の電流が
単純に減衰するか否かの現象を、一定周期(例えば1サ
イクル)ごとの電流波形の積分の絶対値の比較により判
別することにより、交流電動機の回転子が拘束されてい
るか否かを判別することが可能となる。
Generally, when an AC motor is asynchronously started, a DC current is superimposed on the stator side for a short time in addition to an AC current corresponding to the power supply frequency as a starting current. When the rotor of the AC motor starts to rotate, while the DC component current flows, the rotor is linked with the DC magnetic field due to the DC current of the stator, so that the voltage of the frequency corresponding to the rotation speed of the rotor itself is generated. Current is generated on the rotor side. Then, on the contrary, since the same number of voltages as this frequency is induced on the stator side,
The stator current is the starting current in which the low-frequency alternating current component is superimposed, and the current immediately after starting is not simply attenuated but undulates. The low-frequency AC component does not flow until the rotor starts rotating, so when the rotor is restrained, the current immediately after starting is simply attenuated. The phenomenon of whether or not the current immediately after the start is simply attenuated is determined by comparing the absolute values of the integrals of the current waveform for each constant cycle (for example, one cycle), whereby the rotor of the AC motor is restrained. It is possible to determine whether or not there is.

なお、回転子が拘束されている場合の固定子電流の波形
例を第4図に、回転子が拘束されていない場合の固定子
電流の波形例を第5図に夫々示す。図において、Aは始
動電流、Bはその包絡線を示し、Qは電動起始動時点を
示している。
An example of the waveform of the stator current when the rotor is restrained is shown in FIG. 4, and an example of the waveform of the stator current when the rotor is not restrained is shown in FIG. In the figure, A shows the starting current, B shows the envelope thereof, and Q shows the electric starting point.

以下、図面を参照して、上記の考え方に基づく本発明の
一実施例について説明する。第1図は本発明による交流
電動機始動時の拘束監視装置の構成例の概略をブロック
的に示すものであり、交流電動機1の始動電流を検出す
る変流器3と、変流器3により検出した始動電流の位相
を検出する位相検出部6と、始動電流を積分する積分器
5と、積分器出力をA/D変換するA/D変換器9と、
位相検出部出力及びA/D変換器出力とから一定周期ご
との積分値を読み込み比較することにより交流電動機1
の拘束の有無を判別する拘束判別部10とを具備すること
を特徴とする交流電動機始動時の拘束監視装置を示して
いる。
An embodiment of the present invention based on the above concept will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an outline of a configuration example of a restraint monitoring device at the time of starting the AC electric motor according to the present invention. The current transformer 3 for detecting the starting current of the AC electric motor 1 and the current transformer 3 detect the current. A phase detector 6 for detecting the phase of the starting current, an integrator 5 for integrating the starting current, an A / D converter 9 for A / D converting the integrator output,
The AC electric motor 1
2 shows a constraint monitoring device at the time of starting the AC motor, which is provided with a constraint determination unit 10 for determining the presence or absence of the constraint.

第3図において、交流電動機1はしゃ断器2を介して図
示しない電源に通じる母線に接続されている。また、交
流電動機1の主回路には、始動電流を検出する電流検出
器としての変流器3が設けられている。この変流器3の
2次側には、電流を電圧レベルに変換するためI/V変
換器4が設けられ、このI/V変換器4の出力は、入力
電圧を積分すると共に外部入力により、周期的にリセッ
ト(放電)する積分器5及び、位相を検出する位相検出
部6へ出力される。符号反転部7は、積分器5の出力の
符号を反転させる部分であり、論理和回路部8は積分器
5の出力と符号反転部7の出力(積分器5の出力と反対
の符号を有し、絶対値は同じ)の論理和を取る事によ
り、積分器5の出力の絶対値を出力する回路である。こ
の論理和回路部8により得られた絶対積分値は、A/D
変換を行なうA/D変換器9を介して、演算等を行な
い、拘束の有無を判別する拘束判別部10に入力される。
この拘束判別部10では、位相検出部6の出力をレベル変
換するためのバッファー部11を介して入力された位相信
号を用いて、絶対積分値を例えば1サイクルごとに読み
込むと共に、レベル変換のためのバッファー部12及び積
分回路の強制放電用信号回路部13を介して、積分器5を
強制放電させることにより1サイクルごとの波形の絶対
積分値を検出し、拘束の有無の判別をしている。
In FIG. 3, the AC motor 1 is connected via a breaker 2 to a bus bar leading to a power source (not shown). Further, the main circuit of the AC motor 1 is provided with a current transformer 3 as a current detector that detects a starting current. An I / V converter 4 is provided on the secondary side of the current transformer 3 for converting a current into a voltage level. The output of the I / V converter 4 integrates the input voltage and is supplied by an external input. The signal is output to the integrator 5 that periodically resets (discharges) and the phase detector 6 that detects the phase. The sign inversion unit 7 is a unit that inverts the sign of the output of the integrator 5, and the OR circuit unit 8 outputs the output of the integrator 5 and the output of the sign inversion unit 7 (the opposite sign to the output of the integrator 5). However, the absolute value is the same), the absolute value of the output of the integrator 5 is output by taking the logical sum. The absolute integrated value obtained by the logical sum circuit unit 8 is A / D
Through the A / D converter 9 that performs the conversion, the calculation is performed and the result is input to the constraint determination unit 10 that determines the presence or absence of the constraint.
The constraint determination unit 10 uses the phase signal input via the buffer unit 11 for level conversion of the output of the phase detection unit 6 to read the absolute integral value, for example, every cycle, and for level conversion. The integrator 5 is forcibly discharged through the buffer section 12 and the forcible discharge signal circuit section 13 of the integrating circuit to detect the absolute integral value of the waveform for each cycle and determine whether or not there is a constraint. .

14は拘束判別部10の電源となる発振回路部であり、15は
投入指令(しゃ断器2が投入された事を示す信号)を拘
束判別器10に入力するためバッファー部であり、16は拘
束判別部10で、交流電動機1が拘束状態にある事を判別
した事を外部に出力するための出力リレー回路部であ
る。
Reference numeral 14 is an oscillating circuit that serves as a power source of the constraint discriminating unit 10, 15 is a buffer unit for inputting a closing command (a signal indicating that the circuit breaker 2 is turned on) to the constraint discriminating unit 10, and 16 is a constraint This is an output relay circuit section for outputting to the outside that the determination unit 10 has determined that the AC motor 1 is in the restrained state.

かかる構成の拘束監視装置において、今しゃ断器2を閉
じて交流電動機1を非同期始動し始めると、変流器3の
二次側には、前述した通り回転子の回転数に対応した周
波数成分の電流も始動時当初始動電流に重畳されるた
め、主回路の直流分が減衰するまでの始動直後の短時間
(例えば0.3〜0.5sec)の間、変流器3の二次電流は第
5図に示す通りうねりを生じる。このため、この二次電
流について積分器5、符号反転部7及び論理和回路部8
により絶対積分値をとり、この絶対積分値を位相検出部
6よりの信号により例えば1サイクルごとに、拘束判別
部10に読み込むと、この読み込まれた絶対積分値は、低
周波交流成分電流の影響で単調減少せずに、増減する。
In the restraint monitoring device having such a configuration, when the breaker 2 is closed and the AC motor 1 is started to be asynchronously started, the secondary side of the current transformer 3 has a frequency component corresponding to the rotation speed of the rotor as described above. Since the current is also superposed on the initial starting current at the time of starting, the secondary current of the current transformer 3 is shown in FIG. 5 for a short time (for example, 0.3 to 0.5 sec) immediately after starting until the DC component of the main circuit is attenuated. Waviness occurs as shown in. Therefore, with respect to this secondary current, the integrator 5, the sign inversion unit 7, and the OR circuit unit 8
Then, the absolute integration value is read by the signal from the phase detection unit 6 into the constraint determination unit 10 for each cycle, for example, and the read absolute integration value is affected by the low-frequency AC component current. Increases or decreases without monotonically decreasing with.

一方、始動時に交流電動機1が拘束されている場合に
は、低周波交流成分電流が誘起されないため、変流器3
の二次側には、電源周波数に対応した交流分(定常項)
の電流と直流分(減衰項)の電流が重畳されて流れるの
みであり、第4図に示す通り、単調減少する電流波形と
なる。このため、この二次電流について前述の通り、例
えば1サイクルごとに、絶対積分値を拘束判別部10に読
み込むと、この読み込まれた絶対積分値は、単調減少す
ることとなる。
On the other hand, when the AC motor 1 is restrained at the time of starting, the low-frequency AC component current is not induced, so the current transformer 3
On the secondary side of the, AC component (steady term) corresponding to the power supply frequency
The current and the current of the direct current component (attenuation term) flow only in a superposed manner, and the current waveform has a monotonically decreasing current as shown in FIG. For this reason, as described above, when the absolute integration value is read into the constraint determination unit 10 for each cycle, for example, as to the secondary current, the read absolute integration value monotonically decreases.

従って始動直後の一定時間(直流分がある程度減衰する
までの時間で例えば0.3sec程度)の間、この絶対積分値
を拘束判別部10により監視し、この絶対積分値が単調減
少するか否かを判別すれば、回転子が拘束されているか
否かが判定できる。
Therefore, the absolute value of integration is monitored by the constraint determination unit 10 for a certain period of time immediately after the start (for example, about 0.3 seconds when the DC component is attenuated to some extent), and whether or not the absolute integration value monotonously decreases is monitored. If determined, it can be determined whether or not the rotor is restrained.

尚、第3図に於て、例えば、積分器5の中でICIはオ
ペアンプ、Cはコンデンサー、Q1はFETトランジ
スター、R2,R3は抵抗器を示す。
Incidentally, shown At a Figure 3, for example, ICI operational amplifier in the integrator 5, C 1 denotes a condenser, the FET transistor Q1, the R2, R3 resistors.

又、この拘束判別部10に於るフローチャートの一例を第
2図に示す。このような拘束監視装置を構成することに
より、電流のみの監視による安価な拘束監視装置を得る
ことが可能となる。
Further, an example of a flow chart in the constraint discriminating unit 10 is shown in FIG. By configuring such a restraint monitoring device, it is possible to obtain an inexpensive restraint monitoring device by monitoring only the current.

上述した構成の拘束監視装置を用いることにより、下記
のような効果を得ることができる。
The following effects can be obtained by using the restraint monitoring device configured as described above.

(a) 交流電動機1の機械的検出器を設けることなく、
交流電動機1が拘束されているか否かの検出を安価に実
現することができる。
(a) Without providing a mechanical detector for the AC motor 1,
Detection of whether or not the AC motor 1 is restrained can be realized at low cost.

(b) 従来は、交流電動機1の始動時間が電動機の許容
拘束時間より長い場合等には、交流電動機1の拘束保護
ができなくなったが、本実施例の如く構成することによ
り、拘束保護と始動渋滞保護との区別を電流監視のみで
行なうが可能となり、始動時間の長い電動機でも、容易
に拘束保護が可能となる。
(b) Conventionally, when the starting time of the AC motor 1 is longer than the allowable restraint time of the motor, the restraint protection of the AC motor 1 cannot be performed. It can be distinguished from the start congestion protection only by monitoring the current, and even the electric motor having a long start time can be easily restrained and protected.

(c) 交流電動機1の設計に当って拘束保護と始動渋滞
保護との区別がなされることが前提となるため、より一
層簡易な交流電動機設計を行なうことが可能となる。
(c) In designing the AC motor 1, it is premised that distinction between restraint protection and start congestion protection is made, so that it is possible to design a simpler AC motor.

(d) 始動の初期の段階で拘束の有無が検出できるた
め、従来の保護装置と比べ交流電動機に余分な歪みかか
らないうちに保護できる。
(d) Since the presence or absence of restraint can be detected in the initial stage of starting, it is possible to protect before the AC motor is subjected to excessive distortion as compared with the conventional protection device.

(e) 既設交流電動機の保護に当っても、交流電動機を
改造することなく、交流電動機の拘束保護を確実に行な
うことが可能となる。
(e) Even when protecting an existing AC motor, it is possible to surely perform the protection protection of the AC motor without modifying the AC motor.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明によれば交流電動機の非同期
始動時に、交流電動機が拘束されているか否かの判定を
機械的な検出手段を設けることなく、電流の監視のみに
より実現し、交流電動機の理想的な拘束保護を確実に行
なうことが可能な安価で信頼性の高い交流電動機始動時
の拘束監視装置が提供できる。
As described above, according to the present invention, when the AC motor is asynchronously started, the determination as to whether or not the AC motor is restrained is realized only by monitoring the current without providing a mechanical detection unit. It is possible to provide an inexpensive and highly reliable restraint monitoring device at the time of starting the AC motor, which can surely perform ideal restraint protection.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す拘束監視装置の回路構
成図、第2図は第1図の拘束判別器の内部処理手順を示
すフローチャート説明図、第3図は他の実施例を示す回
路構成図、第4図及び第5図は第1図の動作特性を示す
波形説明図である。 1……交流電動機、2……しゃ断器、 3……変流器、4……I/V変換器、 5……積分器、6……位相検出器、 9……A/D変換器、10……拘束判別部、 16……出力回路。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a restraint monitoring device showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a flow chart explanatory diagram showing an internal processing procedure of the restraint discriminator of FIG. 1, and FIG. 3 is another embodiment. The circuit configuration diagram shown in FIG. 4, and FIG. 4 and FIG. 5 are waveform explanatory diagrams showing the operation characteristics of FIG. 1 ... AC motor, 2 ... Breaker, 3 ... Current transformer, 4 ... I / V converter, 5 ... Integrator, 6 ... Phase detector, 9 ... A / D converter, 10 …… Restriction discrimination section, 16 …… Output circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】非同期始動される交流電動機に於いて、前
記交流電動機の始動電流を検出する電流検出器と、この
電流検出器により検出した始動電流の位相を検出する位
相検出部と、この始動電流の絶対積分値を演算する積分
部と、この積分部出力をA/D変換するA/D変換器
と、前記位相検出部出力及びA/D変換器出力とから一
定周期ごとの絶対積分値を読み込み比較することにより
前記交流電動機の拘束状態を判別する拘束判別部とを具
備することを特徴とする交流電動機始動時の拘束監視装
置。
1. In an AC motor that is asynchronously started, a current detector that detects the starting current of the AC motor, a phase detector that detects the phase of the starting current detected by this current detector, and this starter. An absolute integration value for every constant period from an integration unit that calculates the absolute integration value of the current, an A / D converter that A / D converts the output of this integration unit, and the output of the phase detection unit and the output of the A / D converter. And a constraint determination unit for determining the constraint state of the AC electric motor by reading and comparing the above.
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